Definição dos limites de supersimetria Usando modelos simplificados

O objetivo geral deste procedimento é aplicar os limites existentes para modelos simplificados a modelos completos de nova física. Isso é realizado primeiramente desmontando o modelo de nova física em seus processos e modos constituintes. O segundo passo é compilar uma lista de modelos simplificados que abranjam os processos presentes no modelo de nova física.

Em seguida, a cinemática dos modelos simplificados escolhidos deve ser validada contra a cinemática de um ponto completo para garantir cobertura total. O passo final consiste em converter os limites existentes para esses modelos simplificados em limites para o novo modelo de física. Em última análise, os limites estimados usando modelos simplificados são utilizados para demonstrar que limites aproximados podem ser obtidos sem estudos dedicados de Monte Carlo.

A principal vantagem desta técnica em relação aos métodos existentes é que nenhuma simulação de detector precisa ser validada ou executada para obter um limite útil. Este método oferece aos teóricos uma nova forma de utilizar resultados experimentais. Indivíduos novos em física além do modelo geralmente têm dificuldade com a complexidade aparente dos modelos de nova física.

No entanto, com este método, somos capazes de reproduzir quase completamente a cinemática do modelo completo, o que representa um pequeno número de modelos simplificados, facilitando bastante o trabalho. O primeiro passo na exploração da supergravidade mínima estudada neste vídeo ou de qualquer novo modelo de física é gerar eventos de colisão próton-próton que cubram um plano em seu espaço de parâmetros. Para isso, utiliza-se um conjunto de softwares que produz eventos com chuveiros de partons e incorpora um modelo de hadronização.

Transfira os eventos pelo pacote de software de simulação bastante boa (PGS) com um cartão de parâmetro do detector do Grande Colisor de Hádrons e extraia os objetos do estado final. Em seguida, utilize os resultados dos eventos PGS e o registro de eventos do gerador para classificar a produção de spart em modos de decaimento. Acompanhe todas as massas das partículas, mecanismos de produção, cadeias de decaimento e suas respectivas contagens, e utilize esses dados para calcular as frações de ramificação.

Calcule as melhores seções de choque de produção para o modelo de interesse. Inicie a reconstrução do modelo selecionando um ponto no espaço de parâmetros da nova física. Modele o plano M zero M1 meio na supergravidade mínima.

Determine os modos de produção para este ponto e anote os modos importantes para o mesmo ponto no espaço de parâmetros. Determine os modos de decaimento importantes. Explore o espaço de parâmetros e repita esses passos até obter um dicionário de modelos simplificados que cubra pelo menos 50% dos modos de produção e decaimento abertos do modelo de nova física. Em seguida, comece a testar a qualidade do modelo simplificado.

Escolha um ponto representativo do novo modelo de física e construa o modelo simplificado relevante nesse ponto, utilizando as massas apropriadas. Repita isso para vários pontos, resultando em diversos modelos simplificados. Comece com um modelo simplificado e pondere-o com um fator proporcional à sua fração de produção multiplicada pela sua fração de ramificação.

Em seguida, adicione um segundo modelo ponderado ao primeiro. Continue fazendo o mesmo para cada um dos outros modelos, formando uma soma sobre todos os modelos. Em seguida, calcule as distribuições cinemáticas para os pontos representativos da supergravidade mínima utilizando o procedimento de geração de eventos e compare-as com as do modelo simplificado combinado.

Se as cinemáticas diferirem em mais de 30%, inclua modelos simplificados adicionais para melhorar a cobertura do limite mais conservador. Inicie a construção do limite considerando a expressão para o número esperado de eventos mostrada aqui. Obtenha os produtos relevantes de aceitação e eficiência.

Escolha um ponto no espaço de parâmetros e utilize esta equação para testar o comportamento do modelo de nova física quando não são feitas suposições sobre eventos não explicitamente incluídos no modelo simplificado. Para obter um limite mais realista para o mesmo ponto no espaço de parâmetros, teste o modelo de nova física sob a suposição de que a eficiência para a produção associada não é significativamente diferente daquela da produção em pares.

Para um teste de limite mais agressivo, considere o ponto no espaço de parâmetros com a suposição de que os modos de produção não representados pelas inclusões explícitas sejam comparáveis aos que estão incluídos. Para obter o limite viável mais agressivo, adicione a suposição de que os modos de decaimento não representados pelas inclusões explícitas também sejam comparáveis.

Modelos simplificados são comparáveis aos modelos que estão incluídos. Assumindo ausência de informação sobre correlações, utilize o limite estabelecido pela região de sinal com o melhor desempenho esperado. Este gráfico mostra um exemplo de limite de exclusão sem léptons para modelos de supergravidade mínima com uma razão de valores esperados de vácuo do campo de Higgs de 10, acoplamento linear nulo e um parâmetro de massa positivo.

Os limites combinados são obtidos utilizando a região de sinal, que gera o melhor limite esperado em cada ponto do espaço de parâmetros. A linha azul tracejada mostra o limite esperado no nível de confiança de 95%. Não são consideradas incertezas sistemáticas teóricas.

A linha vermelha sólida representa o limite observado; os resultados de buscas anteriores com diferentes escolhas de parâmetros também são mostrados. Aqui estão os limites de exclusão obtidos utilizando apenas modelos simplificados para cada uma das suposições sucessivamente mais agressivas adotadas na análise. Os limites são identificados pelo número da equação correspondente no manuscrito.

Para fazer uma comparação com o experimento Atlas, o produto da razão de aceitação e da eficiência é interpolado. O limite de exclusão mais conservador segue o limite da busca dedicada em regiões bem cobertas pelos modelos simplificados, enquanto o limite mais agressivo superestima a exclusão em até 40 gig elétron-volts na região dominada pelo squawk e em até 100 gig elétron-volts na região dominada pelo Gino. Observe que, mesmo com o pequeno número de modelos simplificados utilizados, os limites conservadores estabelecidos estão próximos do resultado correto.

Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como utilizar limites experimentais existentes para estabelecer um limite em qualquer modelo de nova física. Ao tentar este procedimento, é importante lembrar exatamente quais suposições foram feitas sobre os estados finais e se essas suposições são físicas e válidas.